卷繞控制系統(tǒng)直接擺輥控制的特點如下：

  1)收卷軸和牽引輥都是驅(qū)動輥。

  2)線速度由牽引輥或主軸決定。

  3)材料無滑動傳輸。

  4)收卷直徑可測，若不可測，則必須借助于其他信息計算得出。

  5)擺輥位置可測。

  6)收卷電動機控制擺輥位置。

  擺輥控制的卷繞控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7.9所示，在牽引輥和收卷軸之間添加一個擺輥，擺銀受到卷料張力和擺輥重力的作用，另外，擺輥臂上還受到一個外力/轉(zhuǎn)矩的作用，當(dāng)三力平衡時，擺輥停在某一個固定位置，如果張力變大，擺輥受到向上的力變大，擺輥就會上升反之，如果張力變小，擺輥就會下降。控制擺輥維持在初始位置，就可以控制卷料張力的恒定。

  需要注意的是，擺輥臂上所受的外力/轉(zhuǎn)矩可以由任意方式產(chǎn)生，如電動機、液壓裝置、氣動裝置或者就是一個簡單的機槭重力，但通常是外部裝置產(chǎn)生的恒定力，因此它與材料的張力控制無關(guān)。

  張力控制系統(tǒng)的設(shè)計

  擺輥控制是凹版印刷機張力控制中較為常用的一種控制方式，以這種結(jié)構(gòu)為例分析張力控制系統(tǒng)的設(shè)計具有典型性意義。

  開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制、直接張力控制和擺輥控制都需要測量或計算收卷直徑。這是因為卷徑會隨著收卷過程持續(xù)發(fā)生變化，而卷徑的變化又會影響到收卷電動機的速度、收卷軸負載的轉(zhuǎn)動慣量，進而影響到擺輥控制。卷徑的獲取通常采用計算的方法，卷徑估算如圖7.10所示。

  張力控制的主要目的是實現(xiàn)收卷過程中卷料張力的穩(wěn)定。在擺輥控制結(jié)構(gòu)中，擺輥位置代表了當(dāng)前系統(tǒng)中卷料的張力。對擺輥的位置進行PID閉環(huán)控制，通過調(diào)整電動機速度，糾正位置偏差，就可以調(diào)整卷料張力的大小，使其穩(wěn)定在設(shè)定值，從而實現(xiàn)卷料張力控制。擺輥位置控制結(jié)構(gòu)如圖7.11所示。

  收卷系統(tǒng)運行時，由牽引銀速度或主軸速度決定的卷料線速度通常是恒定的。對于收卷軸來說，由于收卷半徑隨時間變化，若要保持線速度恒定，則收卷軸的設(shè)定速度也隨時間變化。另外，考慮到收卷軸上轉(zhuǎn)動慣量、收卷軸速度、卷徑都在不斷地變化，為了保證張力均勻恒定，對應(yīng)到收卷電動機上，電動機的設(shè)定輸出轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)按需求不斷變化。特別是在加減速過程中，這種變化更為快速。用于保證速度和張力的PID控制器是基于誤差控制的，具有滯后性，因此，通過添加一個前饋控制設(shè)計來計算當(dāng)前時刻的收卷軸速度和轉(zhuǎn)矩，可以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，也使系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)。前饋控制結(jié)構(gòu)如圖7.12所示。

  收卷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包含卷徑估算、前饋控制、擺輥位置控制、驅(qū)動器四個部分，收卷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7.13所示。

  圖7.13 收卷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)